內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，尤其涉及具備過(guò)濾器的排氣凈化裝置，該過(guò) 濾器捕獲從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中的顆粒狀物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為捕獲從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的顆粒狀物質(zhì)（以下稱(chēng)為PM)的過(guò)濾器，例 如已知柴油微粒過(guò)濾器（以下稱(chēng)為DPF)。
[0003] DPF的PM捕獲量是有限度的，所以需要進(jìn)行將堆積的PM定期燃燒除去的強(qiáng)制再 生。強(qiáng)制再生如下那樣進(jìn)行：通過(guò)排氣管內(nèi)噴射或后噴射，向排氣上游側(cè)的氧化催化劑供給 未燃燃料（主要是HC)，利用由氧化產(chǎn)生的熱使廢氣溫度上升到PM燃燒溫度。
[0004] 例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了基于DPF的排氣上游側(cè)及下游側(cè)的差壓和運(yùn)行時(shí)間（或 運(yùn)行距離）來(lái)推定PM堆積量，并且在PM堆積量成為規(guī)定量以上時(shí)執(zhí)行強(qiáng)制再生的排氣凈 化裝置。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :專(zhuān)利第4070687號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的課題
[0009] 但是，在DPF中流動(dòng)的廢氣的流量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而變化。因此，在檢測(cè) DPF的排氣上游側(cè)及下游側(cè)的差壓的差壓傳感器中，有時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確地推定PM堆積量。此外， 在基于運(yùn)行時(shí)間（或運(yùn)行距離）的強(qiáng)制再生的開(kāi)始控制中，有可能在廢氣溫度較低的狀態(tài) 下執(zhí)行強(qiáng)制再生。因此，為了使低溫的廢氣上升到PM燃燒溫度，需要較多地確保燃料供給 量，可能會(huì)導(dǎo)致油耗變差。
[0010] 本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，提高PM堆積量的推定精度，并且 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制再生時(shí)的燃料供給量的最佳化。
[0011] 解決課題所采用的技術(shù)手段
[0012] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的特征在于，具備：過(guò)濾器， 設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路，捕獲排氣中的顆粒狀物質(zhì)；排氣溫度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，設(shè)置于比所述過(guò) 濾器更靠排氣上游側(cè)的排氣通路，檢測(cè)排氣溫度；靜電電容檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)所述過(guò)濾器的靜 電電容；堆積量推定機(jī)構(gòu)，基于檢測(cè)到的所述靜電電容，推定由所述過(guò)濾器捕獲的顆粒狀物 質(zhì)的堆積量；以及過(guò)濾器再生機(jī)構(gòu)，能夠向所述過(guò)濾器供給燃料，執(zhí)行使該過(guò)濾器升溫到顆 粒狀物質(zhì)的燃燒溫度的強(qiáng)制再生，所述過(guò)濾器再生機(jī)構(gòu)基于比顆粒狀物質(zhì)的上限堆積量小 的堆積量閾值、以及與即便抑制燃料供給量也能夠?qū)⒍逊e到了所述堆積量閾值的顆粒狀物 質(zhì)燃燒除去的規(guī)定的高排氣溫度相當(dāng)?shù)臏囟乳撝?，在推定的所述堆積量達(dá)到所述堆積量閾 值的狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)到的所述排氣溫度達(dá)到所述溫度閾值時(shí)，執(zhí)行強(qiáng)制再生。
[0013] 此外，也可以是，還具備修正機(jī)構(gòu)，在所述過(guò)濾器再生機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制再生持續(xù)規(guī)定時(shí) 間未執(zhí)行的情況下，該修正機(jī)構(gòu)將所述溫度閾值修正得更低。
[0014] 此外，也可以是，所述靜電電容檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)電極，該一對(duì)電極在所述過(guò)濾器 內(nèi)隔著至少一個(gè)以上的間隔壁而對(duì)置，形成電容器。
[0015] 此外，也可以是，還具備：旁通通路，將比所述過(guò)濾器更靠排氣上游側(cè)及下游側(cè)的 所述排氣通路連接，繞過(guò)該過(guò)濾器；以及第2過(guò)濾器，設(shè)置于所述旁通通路，捕獲流過(guò)該旁 通通路的排氣中的顆粒狀物質(zhì)，所述一對(duì)電極在所述第2過(guò)濾器內(nèi)隔著至少一個(gè)以上的間 隔壁而對(duì)置。
[0016] 此外，也可以是，執(zhí)行所述第2過(guò)濾器的強(qiáng)制再生時(shí)，所述一對(duì)電極作為加熱器起 作用。
[0017] 發(fā)明的效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，能夠提高PM堆積量的推定精度，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制 再生時(shí)的燃料供給量的最佳化。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性的整體構(gòu) 成圖。
[0020] 圖2是表示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中根據(jù)靜電電容 推定PM堆積量的映射的圖。
[0021] 圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中的、（a)表示PM堆 積量的變化的圖、（b)表示排氣溫度的變化的圖。
[0022] 圖4是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的控制內(nèi)容的流程 圖。
[0023] 圖5是表示其他實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的示意性的整體構(gòu)成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下基于圖1~4說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。對(duì)于同 一零件附加同一符號(hào)，其名稱(chēng)及功能也相同。因此，不重復(fù)詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025] 如圖1所示，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)）10中設(shè)置有吸氣歧管IOa和排 氣歧管10b。吸氣歧管IOa與導(dǎo)入新氣的吸氣通路11連接，排氣歧管IOb與將廢氣向大氣 排放的排氣通路12連接。此外，在排氣通路12中從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有排氣管內(nèi)噴 射裝置13、排氣溫度傳感器19、排氣后處理裝置14。
[0026] 排氣管內(nèi)噴射裝置13按照從E⑶20輸出的指示信號(hào)，向排氣通路12內(nèi)噴射未燃 燃料（主要是HC)。另外，使用基于發(fā)動(dòng)機(jī)10的多級(jí)噴射的后噴射的情況下，也可以省略該 排氣管內(nèi)噴射裝置13。
[0027] 排氣溫度傳感器19檢測(cè)在比排氣后處理裝置14更靠上游側(cè)的排氣通路12內(nèi)流 動(dòng)的廢氣的溫度。由排氣溫度傳感器19檢測(cè)的排氣溫度EGT被輸入到電連接的電子控制 單元（以下稱(chēng)為ECU) 20。
[0028] 排氣后處理裝置14在殼體14a內(nèi)從排氣上游側(cè)起依次配置氧化催化劑15、DPF16 而構(gòu)成。
[0029] 氧化催化劑15例如在蜂窩狀堇青石構(gòu)造體等的陶瓷制載體表面載放催化劑成分 而形成。氧化催化劑15在通過(guò)排氣管內(nèi)噴射裝置13或后噴射而被供給了未燃燃料（主要 是HC)時(shí)，使其氧化而使廢氣溫度上升。
[0030] DPF16是本發(fā)明的過(guò)濾器的一例，例如將由多孔質(zhì)性的間隔壁劃分的大量單元格 沿著廢氣的流動(dòng)方向配置，將這些單元格的上游側(cè)和下游側(cè)交替地密封而形成。DPF16將廢 氣中的PM捕獲到間隔壁的細(xì)孔或表面，并且在PM堆積量達(dá)到規(guī)定量時(shí)，執(zhí)行將其燃燒除去 的所謂強(qiáng)制再生。通過(guò)排氣管內(nèi)噴射裝置13或后噴射向氧化催化劑15供給未燃燃料（主 要是HC)，使DPF16升溫到PM燃燒溫度（例如約600°C )，由此進(jìn)行強(qiáng)制再生。
[0031] 此外，在本實(shí)施方式的DPF16中設(shè)置有一對(duì)電極17a、17b，該一對(duì)電極17a、17b隔 著至少一個(gè)以上的間隔壁而對(duì)置，形成電容器。這些一對(duì)電極17a、17b分別與E⑶20電連 接。
[0032] ECU20進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣管內(nèi)噴射裝置13的燃料噴射等的各種控制，具備公知 的CPU或ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等而構(gòu)成。此外，ECU20作為一部分功能要素具有靜 電電容運(yùn)算部21、PM堆積量推定部22、再生控制部23、以及閾值修正部24。將這些各功能 要素說(shuō)明為包含在作為一體的硬件的ECU20中，但是也可以將其中的某一部分設(shè)置在分體 設(shè)置的硬件中。
[0033] 另外，在本實(shí)施方式中，靜電電容運(yùn)算部21及電極17a、17b構(gòu)成本發(fā)明的靜電電 容檢測(cè)機(jī)構(gòu)。此外，再生控制部23及排氣管內(nèi)噴射裝置13(或者發(fā)動(dòng)機(jī)10的未圖示的燃 料噴射裝置）構(gòu)成本發(fā)明的過(guò)濾器再生機(jī)構(gòu)。
[0034] 靜電電容運(yùn)算部21基于從一對(duì)電極17a、17b輸入的信號(hào)，運(yùn)算這些電極17a、17b 間的靜電電容C。靜電電容C根據(jù)電極17a、17b間的介質(zhì)的介電常數(shù)ε、電極17a、17b的 面積S、電極17a、17b間的距離d的以下的數(shù)式1來(lái)運(yùn)算。
[0035] [數(shù)式 1] S
[0036] Cks f M^r
[0037] PM堆積量推定部22基于由靜電電容運(yùn)算部21運(yùn)算出的靜電電容C，運(yùn)算由DPF16 捕獲的PM堆積量PMdep。例如，在電極17a、17b間堆積了導(dǎo)體性的碳時(shí)，這些電極17a、17b 間的距離d實(shí)質(zhì)上變短，靜電電容C增加。此外，在電極17a、17b間的介質(zhì)中PM的堆積進(jìn) 行時(shí)，隨著介電常數(shù)ε的增加，靜電電容C也增加。即，在靜電電容C和PM堆積量PM dep之 間存在比例關(guān)系，如果運(yùn)算靜電電容C，則能夠容易地推定PM堆積量PMdep。在ECU20中存 儲(chǔ)著預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等制作的表示靜電電容C和PM堆積量PM dep的比例關(guān)系的映射（參照?qǐng)D 2)。PM堆積量推定部22從該映射讀取與由靜電電容運(yùn)算部21運(yùn)算出的靜電電容C對(duì)應(yīng)的 PM堆積量PMdep。
[0038] 再生控制部23基于從排氣溫度傳感器19輸入的排氣溫度EGT和由PM堆積量推 定部22推定的PM堆積量PM dep，控制DPF16的強(qiáng)制再生。基于圖3說(shuō)明更具體的控制內(nèi)容。
[0039] 在E⑶20中預(yù)先存儲(chǔ)著圖3 (a)中用虛線A示出的第1再生執(zhí)行閾值THV1、圖3 (a) 中用虛線B示出的第2再生執(zhí)行閾值THV2 (本發(fā)明的堆積量閾值）、圖3 (b)中用虛線C示 出的排氣溫度閾值THV3 (本發(fā)明的溫度閾值）。第1再生執(zhí)行閾值了爪^與DPF16能夠捕獲 的PM的上限堆積量相當(dāng)。第2再生執(zhí)行閾值THV2與在排氣溫度EGT為規(guī)定的高溫（例如 約400°C )的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)制再生的情況下能夠抑制燃料供給量的PM堆積量相當(dāng)，被 設(shè)定為比第1再生執(zhí)行閾值THV/j、。排氣溫度閾值THV 3與進(jìn)行強(qiáng)制再生的情況下即便抑 制燃料供給量也能夠?qū)⒍逊e到了第2再生執(zhí)行閾值TH